42. Аминокислоты. Методы получения и химические свойства.
Аминокислоты - органические бифункциональные соединения, содержащие карбоксильные -СООН и аминогруппы -NH2, т.е., замещенные карбоновые кислоты, в молекулах которых один или несколько атомов водорода углеводородного радикала заменены аминогруппами. Вследствие этого, проявляют амфотерные свойства (двойственные). Простейший представитель - аминоуксусная кислота H2N-CH2-COOH (глицин).
Аминокислоты классифицируют по двум структурным признакам.
В зависимости от взаимного расположения амино- и карбоксильной групп аминокислоты подразделяют на α-, β-, γ-, δ- и т. д. α- атом углерода, связанный с карбоксильной группой.
По характеру углеводородного радикала различают алифатические (жирные) и ароматические аминокислоты.
По
систематической
номенклатуре
названия аминокислот образуются из
названий соответствующих кислот с
прибавлением приставки амино-
и указанием места расположения
аминогруппы по отношению к карбоксильной
группе цифрой. Тривиальные названия
складываются из тривиальных названий
карбоновых кислот с указанием положения
аминогруппы греческой буквой
(H2N-CH2-CH2-CH2-COOH
- 3-аминобутановая кислота,
-аминомасляная
кислота).
Ряд -аминокислот играют чрезвычайно важное значение в процессах жизнедеятельности, и имеют свои названия: H2N-CH2-COOH (глицин), CH3-CH(H2N)-COOH (аланин), (CH3)2CH-CH(H2N)-COOH (валин) и т.д.
Все -аминокислоты, кроме глицина, содержат асимметрический -атом углерода и могут существовать в виде оптических изомеров, что играет важную роль в процессах биосинтеза белка.
Способы получения:
1. Гидролиз пептидов и белков: H-[-HN-CH(R)-C(=O)-]n-OH + (n-1)H2O → nH2N-CH(R)-COOH
2. Замещение галогена на аминогруппу в соответствующих галогензамещенных кислотах:
R-CH(Cl)-COOH + 2NH3 → R-CH(NH2)-COOH + NH4Cl
3. Присоединение аммиака к α,β-непредельным кислотам с образованием β-аминокислот:
CH2=CH–COOH + NH3 → H2N–CH2–CH2–COOH
4. Восстановление нитрозамещенных карбоновых кислот (обычно, для ароматических):
O2N-C6H4-COOH + 3H2 → H2N-C6H4-COOH + 2H2O
Основные свойства: Молекулы аминокислот существуют в виде внутренних солей, которые образуются за счет переноса протона от карбоксила к аминогруппе:
1. Как амфотерные соединения образуют соли как с кислотами (по группе NH2), так и со щелочами (по группе СООН):
R-CH(NH2)-COOH + HCl → [R-CH(NH3)+-COOH]Cl- - соли аммония
R-CH(NH2)-COOH + NaOH → R-CH(NH2)-COO-Na+ +H2O - соли
2. Этерефикация: NH2-CH2-COOH + C2H5-OH → NH2-CH2-COO-C2H5 +H2O - сложные эфиры.
3. Межмолекулярное взаимодействие α-аминокислот приводит к образованию пептидов:
NH2-CH2-CO-OH + H-HN-CH2(CH3)-COOH → NH2-CH2-CO-HN-CH2(CH3)-COOH + H2O
Важнейшие природные полимеры – белки (протеины) – являются полипептидами, представляют собой продукт поликонденсации α-аминокислот. -CO-HN- - пептидная связь.